蛋白质半合成揭示了HECT E3泛素连接酶机制的可塑性

分享一篇发表在Nature Chemistry上的文章，文章标题“Protein semisynthesis reveals plasticity in HECT E3 ubiquitin ligase mechanisms”，文章的通讯作者是来自哈佛医学院的Philip A. Cole教授，其课题组致力于表观遗传学方面的研究。

泛素化修饰是一种用于控制蛋白质稳定性的翻译后修饰。借助E1、E2、E3泛素连接酶的级联催化机制，泛素分子被修饰到蛋白质残基上。其中E3泛素连接酶被视为癌症的重要药理学靶点。然而目前对E3连接酶的催化机制理解并不深刻。本文作者针对HECT家族的E3连接酶，通过蛋白质半合成和体外泛素化试验的方法，揭示了E3连接酶的催化过程中C末端的催化碱/酸功能。

通过序列分析，作者发现在构成NEDD4家族的28种人类HECT酶中，有九种酶的C末端为Asp或Glu。为探索侧链羧酸盐的影响，作者通过蛋白质半合成方法得到D900具有不同取代的NEDD4。与天然蛋白质相比，其活性大大降低。通过化学回补，作者发现D900A的活性与回补试剂的碱性呈现正相关。这表明D900不仅参与了静电相互作用，还在质子转移过程提供了关键作用。

作者针对酵母Rsp5蛋白（NEDD4的同源蛋白），以研究末端骨架羧酸盐的催化作用。据报道该蛋白C端E809突变为A并不会显著降低其催化活性。沿用上述的半合成手段，作者合成了不同形式的C末端。结果表明，含有至少一个末端羧酸盐（位于骨架或侧链）的形式展现出较高的酶活性，而不含羧酸盐的形式活性急剧降低。